[發明專利]一種基于UWB技術的礦用電機車無人駕駛系統

在審

• 申請號: 202110250724.1
• 申請日: 2021-03-08
• 公開（公告）號: CN112896192A
• 公開（公告）日: 2021-06-04
• 發明（設計）人: 魯良偉;李敬兆;周華平
• 申請（專利權）人: 安徽理工大學
• 主分類號: B60W60/00
• 分類號: B60W60/00;B60W30/09;B60L15/20;B62D5/04;B60T13/74
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• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種基于UWB技術的礦用電機車無人駕駛系統，所述系統由駕駛室控制模塊(整車控制器VCU、工控機)、UWB定位基站模塊、感知系統模塊(超聲波傳感器、速度傳感器、紅外傳感器、激光雷達傳感器)、電機驅動模塊(動力系統、轉向系統和制動系統)以及電源模塊組成。該系統利用駕駛室控制模塊通過感知系統模塊中超聲波傳感器采集到的巷道壁距離信息、速度傳感器采集到的礦用電機車實時速度信息、紅外傳感器采集到的路徑循跡信息、激光雷達傳感器采集到的的障礙物位置大小信息，以及通過UWB定位基站到達標簽的距離位置信息，整車控制器VCU和工控機針對所接收到的環境信息進行判斷決策，并針對礦用電機車所處的不同位置環境進而產生相關的控制指令使電機驅動模塊中的動力系統、轉向系統和制動系統進行相應的動作，進而形成礦用電機車自主運行、自主避障、自主調速的一整套無人駕駛系統。

技術領域

本發明涉及煤礦井下運輸技術領域，具體地說是屬于礦用電機車技術領域，特別涉及一種基于UWB技術的礦用電機車無人駕駛系統。

背景技術

礦用電機車是煤礦井下輔助運輸系統中的一種重要運輸工具，隨著采礦業技術的不斷更迭和礦產資源需求的擴大，煤礦規模越來越大，年開采量上千萬噸級特大礦山不斷出現。尤其是一些處于高海拔、超深度的特殊礦山，存在大量涌水或其他危險，對礦用電機車的運輸能力、效率和安全性提出了越來越高的要求。隨著社會的發展和人們生活水平的提高，人工成本在采礦成本中占的比例也不斷增大，并且人們對工作環境的要求也不斷提高，因而礦用電機車的無人駕駛系統急需被開發應用于井下運輸，這種系統提供了一種可靠、安全的運輸方案，可以滿足礦山井下運輸的這些新需求。這一系統對于大型礦山、特大型礦山、特殊礦山都有很好的適用性。從經濟效益、環境效益和社會效益看，無人駕駛系統也是礦用電機車運輸發展趨勢，開發礦用電機車無人駕駛系統是一項重大的技術需求。

近幾年來，隨著煤礦井下環境的日益復雜以及無人駕駛系統的迭代更新，對井下礦用電機車定位技術的要求也在不斷提高，越來越多的定位技術得到了發展和應用，主要包括ZigBee定位技術、Wi-Fi定位技術、RFID射頻識別定位技術、UWB定位技術、慣性定位技術等。因而選取一種最優的定位技術應用于井下礦用電機車的無人駕駛系統之中是非常必要的。

UWB定位技術是一種無載波通信技術，采用非正弦波窄脈沖信號來傳遞數據，耗電量低，因為脈沖極短，所以對于繞射、反射干擾影響較小，電波訊號穿透性較佳。與傳統的定位技術相比，UWB定位技術具有功耗低、抗多徑效果好、穿透力強、系統復雜度低、安全性高、能提供精確定位精度等優點，非常適合礦用電機車在井下的定位。因而在礦用電機車無人駕駛系統中使用UWB定位技術對煤礦井下輔助運輸的安全性有著非比尋常的意義，對礦用電機車在井下的實時位置可以掌握的更為確切，能夠大大提高無人駕駛系統的安全穩定性。

為此，本發明提出了一種基于UWB技術的礦用電機車無人駕駛系統來解決上述問題。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于UWB技術的礦用電機車無人駕駛系統，該礦用電機車無人駕駛系統是在UWB定位技術的基礎之上，結合多種傳感設備對礦用電機車周圍環境信息的進行實時測定，依托駕駛控制模塊完成礦用電機車的自主運行、自主避障、自主調速的功能，達到礦用電機車無人駕駛的目的。

本發明為實現上述目的采用了如下技術方案:

一種基于UWB技術的礦用電機車無人駕駛系統具體是由駕駛室控制模塊、UWB定位基站模塊、感知系統模塊、電機驅動模塊以及電源模塊組成，其中感知系統模塊由超聲波傳感器、速度傳感器、紅外傳感器以及激光雷達傳感器組成，駕駛控制模塊主要由整車控制器VCU以及工控機組成，電機驅動模塊由動力系統、轉向系統和制動系統組成。